مادّه یک اصطلاح علمی است که در مورد تمام چیزهایی که باعث ایجاد اشیا می‌شوند، به‌کار می‌رود. ماده، سه شکل (حالت) دارد: جامد، مایع و گاز. بدن شما ترکیبی از این سه نوع ماده است. استخوان و دندان‌های شما جامد، قسمت اعظم خون، مایع و گاز به‌صورت هوا در شُش‌های شما وجود دارد. جامدات شکل ثابتی دارند؛ مثل یک فنجان یا آجر. هنگاهی که شما جامدات را بلند می‌کنید، آنها شکل خود را حفظ می‌کنند؛ هر چند بعضی از آنها اگر از دستتان بیفتند؛ممکن است بشکنند. مایعات شکل ثابتی ندارند. آنها در هر ظرفی که قرار بگیرند، به همان شکل درمی‌آیند. اگر مایع در ظرف قرار نگیرد، سرازیر می‌شود. گازها آسان‌تر از مایع، همه‌جا پخش می‌شوند. نشت گاز در آشپزخانه براحتی در تمام خانه استشمام می‌شود. گازها خیلی آسان فشرده می‌گردند؛ مانند هوایی که با تلمبه وارد لاستیک دوچرخه می‌شود.
تغییر حالت
اکثر اشیای اطراف ما، فقط در یک حالت دیده می‌شوند: چوب جامد، سرکه مایع و هوا به صورت گاز است. تنها آب است که می‌توان آن را براحتی در سه حالت دید: جامد مثل یخ، مایع مثل آن چه از شیر آب، بیرون می‌آید و گاز مثل بخار کتری. وقتی جسم جامد، ذوب شود، به‌صورت مایع درمی‌آید و وقتی مایع تبخیر شود به‌صورت گاز در می‌آید. همچنان که درجه حرارت هوا پایین می‌آید، گاز به‌صورت مایع منقبض می‌شود. بعد مایع منجمد می‌گردد و به‌صورت جامد در می‌آید. مانند اکثر چیزها، آب از مولکول‌های کوچک تشکیل شده و هر مولکول نیز از گروهی از اتم‌ها تشکیل شده است. مولکول‌ها در جامدات به یکدیگر فشرده شده و به‌سختی حرکت می‌کنند؛ مانند توپ‌هایی که در یک جعبه به‌صورت فشرده چیده شده باشند. نیروی الکتریکی ضعیفی، آنها را چسبیده به هم نگه می‌دارد. حرارت به مولکول‌ها انرژی می‌دهد و به‌سرعت، آنها را به عقب و جلو می‌راند و آنها به یکدیگر ضربه زده و شروع به کنار زدن یکدیگر می‌کنند. به‌همین خاطر است که اکثر جامدات وقتی حرارت می‌بینند، منبسط می‌شوند و با حرارت بیشتر، جامدات ذوب می‌شوند و به‌صورت مایع در می‌آیند. مولکول‌ها هنوز به یکدیگر نزدیک‌اند؛ اما می‌توانند تغییر محل بدهند. به‌همین دلیل، مایع می‌تواند شکل خود را تغییر دهد و به شکل ظرفی که در آن قرار دارد، درآید. حرارت بیشتر، مولکول‌ها را از هم جدا می‌کند. سپس آنها با سرعت به صورت گاز در می‌آیند و می‌توانند پخش شوند تا فضاهای خالی را پرکنند.
👇یک میلی‌متر مکعب از نمک معمولی تقریباً از بیست‌هزار میلیون میلیون میلیون اتم کلر و به همین تعداد اتم سدیم تشکیل شده است. وقتی آب بخار می‌شود، حجم آن 1700 بار افزایش می‌یابد. به این خاطر، بخار می‌تواند درِ کتری را حرکت دهد.
👇طرح اتم‌ها
این موضوع که چرا مواد، خواص گوناگونی دارند، بستگی به نوع اتم و چگونگی آرایش آنها دارد و نیز این که چه اتم‌هایی در آنها هست. برای مثال، یکی از سخت‌ترین مواد، الماس است و یکی از نرم‌ترین مواد، گرافیت (مغز مداد). هر دوی آنها، تنها از اتم کربن تشکیل شده‌اند؛ اما اتم‌هایشان آرایش مختلفی دارند. الماس آن قدر سخت است که می‌توان آن را به‌صورت خیلی ریز برید ولی گرافیت آن قدر نرم است که وقتی روی کاغذ کشیده می‌شود، از خود، اثر برجای می‌گذارد. ذغال سنگ نیز از کربن تشکیل شده که در عمق زمین تحت فشار قرار گرفته است. ذغال سنگ اگرچه سخت است، اما نه به اندازۀ الماس. الماس می‌تواند به‌راحتی، سطح ذغال‌سنگ را خراش دهد.
بخشی از کتاب دانشنامه آکسفورد، علم و تکنولوژی از انتشارات پیام بهاران
صفحه 7